6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用

高　超　　孫　睿（中國石化管道儲運公司，江蘇 徐州 221000）

6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用

高超孫睿
（中國石化管道儲運公司，江蘇 徐州 221000）

隨著迅速發(fā)展的電氣傳動技術(shù)與變頻調(diào)速技術(shù)，通過高壓變頻器能夠達到無極調(diào)速，符合了生產(chǎn)操作中控制電機調(diào)速的要求，在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器不但有利于改進工藝，還達到了設(shè)備節(jié)能與經(jīng)濟運行的目的。本文主要分析了輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能原理，變頻控制方式，6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用。

6kV高壓變頻器；輸油泵；調(diào)節(jié)應(yīng)用

在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器是達到輸油節(jié)能的重要技術(shù)方式，降低了輸油泵出口閥的節(jié)流損耗，獲得了極大的經(jīng)濟效益。

一﹑輸油泵變頻調(diào)速節(jié)能原理

（一）離心輸油泵變頻節(jié)能原理

按照離心泵的特點，其調(diào)節(jié)工況具體是對流量積極調(diào)節(jié)，常用的調(diào)節(jié)離心泵流量的方法包括：一是利用調(diào)節(jié)泵口出口閥的開度有效調(diào)節(jié)，二是則利用對離心泵轉(zhuǎn)速的改變實行調(diào)節(jié)。雖然前者便于調(diào)節(jié)，但是將導(dǎo)致巨大的資源浪費。通過輸油泵電機的變頻對電機轉(zhuǎn)速積極變換，進一步調(diào)節(jié)輸油泵的工況，是達到工藝運作條件的可行性技術(shù)。由離心泵的特點可知，在不改變管路特性曲線的情況下，調(diào)整離心泵轉(zhuǎn)速之后，可以有效改變性能參數(shù)。

（二）功率因素造成的影響

對電機效率造成影響的重要因素是功率因數(shù)，下面對其進行簡單分析：

1功率因數(shù)較低對電機造成的影響：對于電機來講，功率因數(shù)較低，將會降低電動機的效率。功率因數(shù)較低，最終將會增加電動機的銅損，降低故障率。

2變頻器輸入電流的功率因數(shù)影響供電系統(tǒng)的情況：變頻器的輸入側(cè)為三相全波整流與濾波電路。很明顯，只有電源線電壓的瞬時值比電容器兩段的直流電壓大時，整流中才會擁有充電電流。因此，在電源電壓振幅數(shù)值周圍總是出現(xiàn)充電電流，體現(xiàn)的沖擊波狀態(tài)缺乏連續(xù)性。因此，變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)是極低的，將會嚴(yán)重影響供電系統(tǒng)。既然功率因數(shù)降低對電網(wǎng)造成污染，怎樣才能對功率因數(shù)積極改善呢？具體方法有交流電抗器法和直流電抗器法。

上述方法都能夠提升功率因數(shù)，假如配合應(yīng)用交流電抗器和直流電抗器，則可以提升變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)到0.95。值得注意的是在電路中傳入電抗器之后會降低變頻器的最高輸出電壓。造成增加了電動機運行電流以及減小啟動轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)電動機的裕量較小時，或者需要高起動轉(zhuǎn)軌的情況下，應(yīng)當(dāng)對增加電動機和變頻器容量積極考慮。

表1變頻前后效果

二﹑變頻控制方式

在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器能夠形成很好的節(jié)能效益，除了需要設(shè)備具備極高的可靠性以外，還必須和現(xiàn)場工業(yè)實施技術(shù)結(jié)合，充分考慮現(xiàn)場條件，啟動﹑停機和調(diào)節(jié)各個方面的安全性，迫切需要利用下列技術(shù)。

（一）具有手動切換變頻和工頻的功能

一旦變頻系統(tǒng)發(fā)生故障，可以手動切換為工頻檔，脫離變頻系統(tǒng)，在維修變頻系統(tǒng)的過程中，也可以保證正常運行輸油泵，達到生產(chǎn)輸油的需求。

（二）利用開環(huán)手動方式調(diào)節(jié)運轉(zhuǎn)頻率

考慮到安全穩(wěn)定運行輸油系統(tǒng)，以及反打孔盜油的要求，對壓力變化積極定位捕捉的特性，本系統(tǒng)不適合利用閉環(huán)調(diào)節(jié)控制。因為輸油泵波動造成的整體影響，例如利用閉環(huán)控制，極易導(dǎo)致系統(tǒng)自行停機，或者擾動整個輸油系統(tǒng)，由于調(diào)速系統(tǒng)自行對壓力變化積極跟蹤進一步無法準(zhǔn)確定位壓力變化點，嚴(yán)重影響了輸油生產(chǎn)調(diào)度。而人為利用開環(huán)控制，經(jīng)過一定運行時間的研究，在不同狀況下，對變頻系統(tǒng)參數(shù)人為設(shè)定與調(diào)節(jié)，就能夠降低一部分投資成本，還可以確保輸油泵的安全運作。

（三）優(yōu)化系統(tǒng)保護參數(shù)

在利用輸油系統(tǒng)的過程中必須謹(jǐn)慎選擇，并且設(shè)置一些保護參數(shù)。避免由于過靈敏保護變頻系統(tǒng)導(dǎo)致的輸油泵停機，對輸油泵系統(tǒng)的穩(wěn)定操作造成的影響。

三﹑6kV高壓變頻器在輸油泵中的應(yīng)用

已知輸油系統(tǒng)包含了兩臺電機泵，一臺正常運行，另一臺備用，通過降壓起動﹑工頻運行，調(diào)節(jié)閥門對輸油泵的出口排量進行控制，要求先起動后開閥門，其操作復(fù)雜；電網(wǎng)電壓的波動容易影響流量，其穩(wěn)定度極差；電機處于滿負(fù)荷運行過程中，有時電機過載迫切需要使用備用泵。建議改造變頻。f1/ f2=H31/H32，頻率比等于揚程的三次方比，所以在實際應(yīng)用中，只能用于串聯(lián)泵的最后一級。

輸油泵電機采用6kV高壓變頻器對電機泵積極控制，通過閥門出口流量經(jīng)流量變送器采集流量信號之后轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性電流信號，比較設(shè)定流量之后，傳送輸出信號到6kV高壓變頻器頻率控制端子，對6kV高壓變頻器輸出頻率積極控制，調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)速，進一步改變輸油泵轉(zhuǎn)速﹑流量以及閥門出口壓力。當(dāng)降低出口流量時，相應(yīng)提升了電機轉(zhuǎn)速，升高了流量和閥門出口壓力；反之，當(dāng)提升出口流量時，降低了電機轉(zhuǎn)速和流量。如此，依靠改變輸油泵轉(zhuǎn)速的方法確保穩(wěn)定的閥門出口流量，產(chǎn)生了無極調(diào)節(jié)的恒流量﹑閉環(huán)自動控制輸油的穩(wěn)定系統(tǒng)。此外，針對時常出現(xiàn)的較大幅變化壓力采用開環(huán)控制比較適合，而對于運行穩(wěn)定，需要恒定輸量的管線，最好利用閉單反饋調(diào)速方式。

利用6kV高壓變頻器之后，全部打開調(diào)節(jié)閥門，對比變頻前后運行效果。

顯然，利用6kV高壓變頻器調(diào)速控制時，降低了電機轉(zhuǎn)讀，全部打開了調(diào)節(jié)閥門，消除了閥門壓差，流量沒有變化，降低了電機負(fù)荷和電機電流，節(jié)電率達到了50%。

結(jié)語

在輸油泵中應(yīng)用6kV高壓變頻器實行無極調(diào)速，在節(jié)能降損，提升輸運安全性以及自動化水平，發(fā)展前景十分廣闊。

[1]茹慧靈．輸油管道節(jié)能技術(shù)概念[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2009．

[2]馬名利．高壓變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)在油田輸油泵機組上的應(yīng)用[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2010．

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